La heparina, como el medicamento anticoagulante más utilizado a nivel mundial, tiene un impacto directo en la calidad y seguridad de la vida y la salud de los pacientes.
Sin embargo, la cadena de producción y suministro de heparina es compleja, con fuentes diversas de materias primas (como cerdo, vaca, oveja y otros intestinos animales o tejidos pulmonares).
Durante el proceso de producción, otros glicosaminoglicanos (como el sulfato de dermatán y el sulfato de condroitina) o componentes no diana (como el ADN / ARN) pueden mezclarse e incluso crisis globales Han sido provocados por eventos de contaminación (como el "incidente de contaminación OSCS" en 2008).
¿Cómo controlar la calidad de la heparina desde la fuente?
La tecnología de resonancia magnética nuclear (RMN), con sus capacidades de análisis de alta resolución, no destructivas y multidimensionales, se ha convertido en una herramienta clave para resolver este problema.
Además, Pharma en China se centra en la investigación y el control de calidad de los medicamentos de heparina, incluidos los servicios técnicos farmacéuticos integrales, como el análisis estructural, la optimización de procesos, la preparación de impurezas y la calidad.
Investigación.
1 。 ¿Cómo "ve" la RMN la compleja estructura de la heparina sódica?
Utiliza las características de comportamiento de los núcleos atómicos en un campo magnético, especialmente su espín y momento magnético, para revelar la conexión y la disposición espacial entre los átomos dentro de la molécula por Aplicando pulsos de radiofrecuencia y detectando su respuesta.
Para la heparina sódica, una biomacromolécula con una estructura compleja de la cadena de azúcar, la tecnología de RMN puede analizar con precisión su estructura primaria (es decir, la secuencia de la cadena de azúcar), estructura secundaria (tal Como la conformación del anillo de azúcar), e incluso la estructura terciaria (configuración espacial general), proporcionando información estructural detallada para el control de calidad.
Específicamente, la tecnología de RMN puede determinar el entorno químico de los átomos de hidrógeno y carbono en diferentes posiciones en las moléculas de heparina sódica a través de experimentos como RMN 1H y RMN 13C, y luego Inferir el modo de conexión y la secuencia de las cadenas de azúcar.
Además, la aplicación de técnicas bidimensionales de RMN como COSY, TOCSY, HSQC y HMBC mejora en gran medida la capacidad de la tecnología de RMN en el análisis de estructuras complejas, lo que permite a los investigadores Obtenga una comprensión más profunda de la estructura fina de las moléculas de heparina sódica.
La heparina es un glicosaminoglicano (GAG) altamente sulfatado compuesto de unidades alternas de glucosamina y ácido glucurónico. Los sitios de sulfatación y el grado de acetilación varían según la fuente.
Estas sutiles diferencias estructurales afectan directamente la actividad y seguridad de los medicamentos.
Aunque los métodos de detección tradicionales como la cromatografía líquida de alto rendimiento pueden separar las impurezas, son difíciles de analizar completamente la estructura molecular.
La tecnología de RMN logra un análisis preciso a nivel molecular a través de los siguientes métodos:
Re****cimiento de huellas dactilares de señal
La RMN puede capturar señales únicas de diferentes grupos funcionales en las moléculas de heparina. Por ejemplo:
1. Región acetil (2.0-2.1 ppm)
Distinguir entre heparina (2,05 ppm), sulfato de dermatán (2,08 ppm) y sulfato de condroitina (2,02 ppm).
2. Región heteromérica de protones (4.9-5.7 ppm)
Identificar unidades de azúcar con diferentes modos de sulfatación (como IdoA2S, GlcNS6S).
Al comparar los espectros de RMN de 88 muestras de heparina cruda, los investigadores encontraron diferencias significativas en el contenido de impureza y los modos de sulfatación entre las diferentes muestras (Figura 1.).
Figura 1,1H-Espectro de RMN. Región acetil de los espectros de protones de muestras del grupo A, grupo B y grupo C registradas a 600 MHz, mostrando señales metilicas de Dermatan (2,08 ppm), Heparina (2,05 ppm)), y componentes de Chondoritin (2,02 ppm).
Tecnología HSQC cuantitativa
La espectroscopia de coherencia cuántica simple heteronuclear bidimensional (HSQC) puede analizar cuantitativamente la composición monosacárida y el grado de sulfatación de la heparina. Por ejemplo:
1. Calcule la relación de N-acetilación a N-sulfatación de la glucosamina.
2. Detectar el nivel de 6-O-sulfatación (estrechamente relacionado con la actividad anticoagulante).
La investigación ha demostrado que existen diferencias significativas en el modo de sulfatación y el grado de acetilación de la heparina de diferentes fuentes animales (como la mucosa de cerdo y el pulmón de vaca) (Tabla 1),
Proporcionar evidencia clave para la trazabilidad y el control de calidad.
2, Química: Un Asistente Inteligente que Habla Datos
¿Cómo se pueden analizar y utilizar eficientemente los datos masivos de RMN generados durante el análisis de la compleja estructura de la heparina sódica? Aquí es donde la quimiometría brilla intensamente.
La quimiometría, como campo interdisciplinario que aplica matemáticas, estadísticas e informática al campo de la química, proporciona poderosas herramientas y métodos para el análisis de datos de RMN.
Al aplicar algoritmos quimiométricos a los datos de RMN, los investigadores pueden identificar y extraer automáticamente información estructural clave, como el modo de conexión de las cadenas de azúcar, los sitios de sulfato y el grado de acetilación.
Esto no solo acorta en gran medida el tiempo para el análisis de datos, sino que también mejora la precisión y confiabilidad de los resultados.
Además, la quimiometría también puede ayudar a establecer un modelo de correlación entre la estructura y la masa de la heparina sódica.
A través del análisis estadístico y el aprendizaje automático de los datos de RMN de un gran número de muestras, los investigadores pueden revelar la relación intrínseca entre las diferencias estructurales y la actividad y seguridad de los medicamentos, proporcionando una Más bases científicas para el control de calidad de la heparina sódica.
En aplicaciones prácticas, la combinación de quimiometría y tecnología de RMN ha logrado resultados significativos.
Por ejemplo, los investigadores han identificado con éxito diferencias estructurales en la heparina sódica de diferentes fuentes utilizando esta plataforma tecnológica, proporcionando un fuerte apoyo para la trazabilidad y el control de calidad.
Al mismo tiempo, la plataforma tecnológica también ha demostrado amplias perspectivas de aplicación en la detección de impurezas y la evaluación de la pureza de la heparina sódica.
Frente a con datos masivos de RMN, los métodos quimiométricos como el análisis de componentes principales (PCA) convierten espectros complejos en resultados visualizados, lo que ayuda a clasificar rápidamente las muestras:
1. Calificación de pureza
Distinguir muestras de alta pureza (que contienen una pequeña cantidad de impurezas) de muestras que contienen una gran cantidad de dermatán sulfatado o ADN usando PCA (Figura 2).
Figura 2.
Grama de puntuación de los dos primeros componentes generados por el análisis de componentes principales (PCA) de la región de señales GAGs del espectro 1H-NMR. La mayoría de las muestras están centradas en el PCA, mientras que Hay 21 muestras periféricas más: destacadas como A, B y C.
2. Análisis de trazabilidad
Al analizar solo la región de protones anoméricos, se puede distinguir la heparina de fuentes de cerdos, vacas y ovejas, y se pueden identificar con precisión fuentes inesperadas de dopaje.
Esta estrategia "basada en datos" no solo mejora la eficiencia del análisis, sino que también proporciona una base científica para desarrollar estándares de calidad para la heparina bruta.
3, Del Laboratorio A La Línea De Producción: El Valor Práctico De La RMN
La tecnología de RMN también juega un papel indispensable en el proceso de producción de heparina sódica.
Desde el cribado de las materias primas hasta el control de calidad de los productos terminados, la tecnología de RMN puede proporcionar información estructural precisa, asegurando que cada paso cumpla con estrictos estándares de calidad.
Durante la etapa de cribado de la materia prima, la tecnología de RMN puede identificar y eliminar rápidamente las materias primas que contienen impurezas o anomalías estructurales, lo que garantiza una producción uniforme en el futuro.
Al comparar los espectros de RMN de diferentes lotes de materias primas, los investigadores pueden evaluar su consistencia y seleccionar materiales con de calidad estable para la producción.
Durante el proceso de producción, la tecnología de RMN también puede controlar el progreso de la reacción y los cambios en la estructura del producto en tiempo real.
Por ejemplo, en el proceso de sulfatación de heparina sódica, la tecnología de RMN puede detectar el grado de sulfatación y los cambios en los sitios de sulfatación, asegurando que el producto cumpla con los requisitos estructurales esperados.
Mientras tanto, la tecnología de RMN también se puede utilizar para detectar posibles subproductos o productos de degradación durante el proceso de producción, lo que proporciona una base importante para optimizar los procesos de producción.
Finalmente, en la etapa de control de calidad del producto terminado, la tecnología de RMN puede analizar de manera integral la estructura de la heparina sódica, asegurando que cumple con los estándares de calidad especificados en la farmacopea.
. Al comparar los espectros de RMN de diferentes lotes de productos terminados, los investigadores pueden evaluar su consistencia entre lotes, asegurando así la estabilidad y confiabilidad de la calidad del producto.
Además, la tecnología de RMN también tiene una alta reproducibilidad y transferibilidad, lo que significa que la información estructural obtenida con la tecnología de RMN es consistente en diferentes laboratorios o líneas de producción.
Esto proporciona un fuerte apoyo para la producción global y el control de calidad de la heparina sódica.
En resumen, la tecnología de resonancia magnética nuclear (RMN), como el "ojo de oro" para el análisis estructural y el control de calidad de la heparina sódica, juega un papel crucial para garantizar la calidad De heparina sódica y garantizar la seguridad de la medicación del paciente. Desde el laboratorio hasta la línea de producción, la tecnología de RMN ha demostrado su valor práctico único y sus perspectivas de aplicación.
1. Control de calidad temprano
La heparina bruta es un precursor de la heparina API, pero su composición es compleja y no tiene un estándar unificado.
La tecnología de RMN puede detectar rápidamente impurezas (como sulfato de condroitina y ADN) antes de la purificación, evitando que la contaminación entre en procesos posteriores y reduciendo los riesgos de producción.
2. Abordar los desafíos de la cadena de suministro
La cadena de suministro global de heparina implica la recolección y el procesamiento de materias primas de varios países.
NMR combinado con PCA puede rastrear la fuente de materias primas, evitar la mezcla de tejidos animales no objetivo (como ganado vacuno y ovino) y garantizar que el producto cumpla
Requisitos reglamentarios.
3. Promover la actualización estándar
El esquema de detección de RMN propuesto en el estudio se ha incluido en algunos estándares de farmacopea y se espera que se convierta en el "estándar de oro" para el control global de la calidad de la heparina en el futuro.
4, Perspectivas: el potencial futuro de la tecnología de RMN
Con el desarrollo continuo de la tecnología, la tecnología de resonancia magnética nuclear (RMN) se utiliza para el análisis estructural y el control de calidad de la heparina sódica.
Referencias: Mauri,L.et al. (2017). Combinar espectroscopia de RMN y quimiometría para controlar las características estructurales de la heparina bruta.Moléculas, 22 (7), 1146.
Wu Xi Además Farmacéutico Co., Ltd
Productos principales
Palmitoylethanolamide(PEA) Micro (CAS 544-31-0)
Trihidrocloruro de espermidina (CAS 334-50-9)
Pterostilbeno (CAS 537-42-8)
Luteolina (CAS 491-70-3)
Voglibose (CAS 83480-29-9) JP GMP
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